CACTUS：用于生成逼真白质微结构底物的计算框架
摘要：用于验证组织微结构模型的Monte-Carlo扩散模拟是一种强大的工具，它能在控制环境下生成合成扩散加权磁共振图像(DW-MRI)。这对于理解微米级组织特性与毫米级DW-MRI信号之间的关联，优化获取协议以针对感兴趣的微结构特性，以及探索估计方法的稳健性和准确性至关重要。然而，准确的模拟需要反映所研究组织的主要微结构特征的底物。为了解决这个挑战，我们引入了一种新的计算工作流，CACTUS(为定制化和超高密度底物生成计算轴突配置器)，用于生成合成的白质底物。我们的方法允许构建比现有方法更高的填充密度的底物，高达95%的轴突体积分数，并具有丰富的纤维复杂性，最大体素尺寸为(500um)3。CACTUS生成具有角度分散、束交叉以及内外半径和g-比例沿纤维方向变化的束。我们通过引入一种新的全局代价函数和一种纤维径向生长方法来实现这一点，该方法允许底物与预定义的目标特性相匹配，并反映在组织学研究中报告的特征。CACTUS改进了复杂合成底物的开发，为微结构成像的未来应用铺平了道路。
作者：Juan Luis Villarreal-Haro, Remy Gardier, Erick J Canales-Rodriguez, Elda Fischi Gomez, Gabriel Girard, Jean-Philippe Thiran, Jonathan Rafael-Patino
论文ID：2305.16109
分类：Computational Engineering, Finance, and Science
分类简称：cs.CE
提交时间：2023-05-26